多数
植物光合作用合成的糖类首先是葡萄糖,但葡萄糖很快就变成了淀粉,暂时储存在
叶绿体中,以后又运送到植物体的各个部分;植物光合作用也可合成蛋白质、
脂质等有机物。
绿色植物在阳光照射下,将外界吸收来的
二氧化碳和
水分,在叶绿体内,利用光能合成有机物,并放出
氧气,同时
光能转化成
化学能储藏在制造成的有机物中。这个过程叫做光合作用。光合作用的反应式可用下式表示:CO2+H2O→〔CH2O〕+O2(〔
CH2O〕指有机物。)
光合作用中最主要的产物是
碳水化合物,(即
三碳途径与四碳途径形成的产物)其中包括
单糖、
双糖和多糖。单糖中最普遍的是葡萄糖和
果糖;双糖是蔗糖;多糖则是淀粉。在叶子里,葡萄糖常转变成淀粉暂时贮存起来。但有些植物如葱、蒜等叶子在光合作用中不形成淀粉,只形成糖类。
光合作用的产物除碳水化合物外,还有
类脂、
有机酸、氨基酸和蛋白质等。在不同条件下,各种光合产物的质和量均有差异,例如,氮肥多,蛋白质形成也多,氮肥少,则糖的形成较多,而蛋白质的形成较少;植物幼小时,叶子里蛋白质形成多,随年龄增加,糖的形成增多;不同
光波如蓝紫光下则合成蛋白质较多,山区的
小麦蛋白质含量高、质地好就是这个道理,在红光下则合成碳水化合物较多。所以光合作用产物不是固定不变的。在不同情况下,可以发生质和量的变化。
在半干旱黄土丘陵区,采用盆栽控水试验,通过测定 3 年生沙棘苗木在 8 个土壤水分梯度下的光合速率、叶绿素荧光、抗氧化酶活性等光合生理生化指标,探讨沙棘叶片光合作用在土壤干旱逐渐加重过程中的变化过程、机制及其与土壤水分的定量关系。结果表明: ( 1) 土壤相对含水量( RWC) 在 38. 9% —70. 5% 范围内,随干旱胁迫加重,沙棘的净光合速率( Pn ) 、气孔导度( Gs) 和胞间 CO2浓度( Ci ) 明显下降,而气孔限制值( Ls) 显著上升,即 Pn 下降主要是由气孔限制造成的; 当 RWC < 38. 9% 时,干旱胁迫继续加剧,Pn 和 Ls都降低,而 Ci 显著上升,即 Pn 下降的主要原因已经转变为非气孔因素的限制。( 2) 土壤适度水分胁迫能够提高沙棘叶片的水分利用效率( WUE) ,维持沙棘 Pn 和 WUE 处于较高水平的 RWC 范围为 58. 6% —82. 9% 和 48. 3% —70. 5% 。( 3) 土壤干旱加重过程中,沙棘的最大荧光( Fm ) 、PSⅡ最大光化学效率( Fv /Fm ) 、PSⅡ实际光化学效率 ΦPSⅡ ,光化学猝灭( qP) 均表现出逐渐降低的趋势,而初始荧光( Fo ) 显著升高,非光化学猝灭( NPQ) 则表现出先上升后下降的趋势; RWC 在38. 9% —70. 5% 的范围内,热耗散是沙棘重要光保护机制; RWC < 38. 9% 时,PSⅡ受到损伤,电子传递受阻。( 4) 土壤干旱加重过程中,沙棘叶片的超氧化物歧化酶( SOD) 、过氧化物酶( POD) 、过氧化氢酶( CAT) 活性表现出先升高后降低的趋势,丙二醛( MDA) 含量则表现出逐级递增趋势; 土壤干旱程度在 RWC 为 48. 3% —70. 5% 时,对沙棘叶片的抗氧化酶系统活性有诱导作用; 而土壤干旱到严重胁迫( RWC < 38. 9% ) 时,沙棘叶片的抗氧化酶系统损伤,抗氧化酶活性下降,细胞膜遭到破坏。土壤干旱程度在 RWC 为 48. 3% —70. 5% 时,沙棘叶片可以通过热耗散和酶活性调节协同作用,稳定光合机构的正常功能,Pn 下降的主要原因是气孔限制; 而干旱到严重胁迫( RWC < 38. 9% ) 时,PSⅡ系统和抗氧化酶系统损伤,是光合作用发生非气孔限制的主要原因。在半干旱黄土丘陵区,沙棘生长所允许的最大土壤水分亏缺在 RWC 为 38. 9% ,维持沙棘具有较高 WUE 和 Pn 的土壤分阈值为 RWC 在 58. 6% —70. 5% 之间。